專利名稱：塑料熱加工成型的節電控制工藝的制作方法
塑料熱加工成型的節電控制工藝技術領域
本發明屬于節能技術領域，具體涉及一種塑料熱加工成型的節電控制工藝。
背景技術：
注塑機在合模、鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、松模、開模、取出等各個階段需要不同的壓力和流量。對于油泵馬達而言，注塑過程的負載總是處于變化狀態，在定量泵的液壓系統中，油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節流。據統計，現有注塑機在液壓系統中，由高壓節流造成的能量損失高達 36%-68%。發明內容
本發明的目的在于針對現有注塑機在液壓系統中能量損失高這一缺點，提供一種塑料熱加工成型的節電控制工藝。
本發明目的的實現，是在傳統注塑機的液壓系統中，由油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流的高壓節流控制工藝，改用伺服驅動控制工藝。
本發明，所述伺服驅動控制工藝，系由注塑機系統直接給定的壓力P和流量V信號，提供給伺服驅動器，伺服驅動器輸出的信號控制永磁同步伺服電機，永磁同步伺服電機根據注塑機不同動作時所需的壓力和流量大小，輸出在不同動作下的扭矩和轉速，帶動定量油泵從油箱中抽出液壓油，液壓油通過控制閥驅動注塑機的執行元件完成不同的動作。
本發明，可在定量油泵的輸出端與伺服驅動器的輸入端之間，設置液壓傳感器。
本發明，可在永磁同步伺服電機與伺服驅動器的輸入端之間，設置轉速編碼器。
本發明，能根據注塑機不同動作時所需的壓力和流量大小，通過伺服驅動器來控制伺服電機在不同動作下的扭矩和轉速大小，即為控制伺服電機在不同動作時的輸出功率大小，克服了普通定量泵系統高壓溢流產生的高能耗，在預塑、合模、射膠等高流量工作階段電機按照設定的轉速工作，在保壓、冷卻等低流量工作階段降低了電機轉速，油泵電機實際能耗降低了 50%—80%。
除此之外，采用伺服驅動控制工藝，對油泵進行控制時，由于伺服能快速響應所給定的控制信號，并且能夠在速度控制和力矩控制之間靈活地切換以實現運動控制或油壓控制，所以工作周期也能有所縮短，注塑成品質量也有所提高。合理的供油量控制更減輕了冷卻系統的負荷和功率損耗。
圖I為本發明塑料熱加工成型的節電控制工藝原理圖。
圖中，I、油箱；2、定量油泵；3、永磁同步伺服電機；4、轉速編碼器；5、伺服驅動器; 6、壓力傳感器；7、控制閥；8、執行元件；P、注塑機系統給定的壓力信號；V、注塑機系統給定的流量信號。
具體實施方式
一種塑料熱加工成型的節電控制工藝，系在傳統注塑機的液壓系統中，由油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流的高壓節流控制工藝，改用伺服驅動控制工藝，所述伺服驅動控制工藝，系由注塑機系統直接給定的壓力P和流量V 信號，提供給伺服驅動器5，伺服驅動器5輸出的信號控制永磁同步伺服電機3，永磁同步伺服電機3根據注塑機不同動作時所需的壓力和流量大小，輸出在不同動作下的扭矩和轉速，帶動定量油泵2從油箱I中抽出液壓油，液壓油通過控制閥7驅動注塑機的執行元件8 完成不同的動作。在定量油泵2的輸出端與伺服驅動器5的輸入端之間，設置壓力傳感器6。在永磁同步伺服電機3與伺服驅動器5的輸入端之間，設置轉速編碼器4。
下面，將本發明與傳統液壓系統在各個工藝階段的能耗比較分析如下(I)合模、鎖模階段動作要求合模動作盡可能快速，在模具到位時立即停止，防止模具到位時撞模，并且在模具移動時如出現異物卡模時及時停止移動；傳統液壓系統采用調節閥門，部分流量進入開合模油缸推動鎖模動作，其余流量經節流閥回流。異步電機帶動油泵以亞同步速轉動，合模動作消耗部分流量，回流部分能量為浪費的能量；本發明控制工藝伺服驅動器5通過永磁同步電機3調節油泵2速度，供油速度等于推動合模油缸所需要的油量，完全沒有溢流，并且可以精確控制合模動作的行程距離，在到位后自動實現鎖模。在合模的過程中，伺服系統工作于帶力矩限制的速度閉環控制模式，如果出現異物卡住模具導致阻力非正常增加時，電機會自動停止運行。合模移動中電機效率可達85%以上,鎖模階段電機速度接近零速而最大出力不減,功率消耗最小。
(2)射膠階段動作要求勻速射出，速度精度高，射出量精確控制，射滿模腔后立即轉為壓力控制進入保壓過程；傳統液壓系統采用調節閥門，部分流量進入射膠油缸推動射膠動作，其余流量經節流閥回流。異步電機帶動油泵以亞同步速轉動，射膠動作消耗部分流量，回流部分能量為浪費的能量。由于射膠動作對壓力和速度都有要求，因而電機負載較重，從電網取用功率很大，能量損失也比較大；本發明控制工藝伺服驅動器5通過永磁同步電機3調節油泵2速度，速度調節可以脫離“多段速度”的思路，實現速度平滑給定控制。供油速度等于推動射膠動作所需要的油量，完全沒有溢流，并且可以方便、精確控制射膠動作的行程距離。射膠階段中電機效率可達90%以上，由于效率高并且沒有溢流，所以此階段能量消耗較大，但沒有多余的消耗。
(3)保壓階段動作要求恒定壓力控制，確保產品成型密度一致；傳統液壓系統控制高壓節流閥調節壓力，實現恒壓控制。異步電機帶動油泵以亞同步速轉動，所有流量均經節流閥回流。此時所需油壓很大，電機從電網的取用功率很大，并且所有能量都被浪費；本發明控制工藝伺服驅動器5通過永磁同步電機3調節油泵2速度，油泵速度至接近零速，并且轉入力矩控制，精確保持壓力。此時電機輸出力矩較大，但轉速接近零速，所以幾乎不輸出功率，從電網取用的功率僅幾百瓦。
(4)熔膠、冷卻階段動作要求熔膠時進行速度控制，要求盡可能較快地將射臺推出至適當的位置，同時螺桿將足夠量的熔膠推出至射口處，并且要求射臺推出時有一定的背壓。為節省時間，熔膠與冷卻一般同時進行，但如果冷卻時間較長，會出現熔膠結束后仍需等待冷卻的空等時間； 傳統液壓系統采用調節閥門，部分流量進入液壓馬達驅動螺桿，部分進入射膠油缸推動射臺回程動作，其余流量經節流閥回流。異步電機帶動油泵以亞同步速轉動，在熔膠階段溢流較少，此時功率消耗較大，能量損失較少。但在“空等”時段，所有流量均經節流閥回流， 功率消耗較大，所有能量都被浪費；本發明控制工藝伺服驅動器5通過永磁同步電機3調節油泵2速度，油泵速度至最佳速度，精確控制射臺和螺桿速度。熔膠階段需要流量和壓力都較大，此時功率消耗較大， 但實際效率接近90%，功率損耗很小。在到達“空等”時段時，運動系統需要的凈流量為零， 伺服器調節油泵速度至接近零速，并且轉入力矩控制，穩定保持壓力。此時電機輸出力矩較大，但轉速接近零速，所以幾乎不輸出功率，從電網取用的功率僅幾百瓦。
(5)松模、開模階段動作要求快速打開模具，動作快捷到位；傳統液壓系統采用調節閥門，部分流量進入開合模油缸推動松模、開模動作，其余流量經節流閥回流。異步電機帶動油泵以亞同步速轉動，此階段功率消耗較大，能量浪費較本發明控制工藝伺服驅動器5通過永磁同步電機3調節油泵2速度，油泵速度至最佳速度，快速控制松模、開模動作。此階段需要流量和壓力都較大，此時功率消耗較大，實際效率接近90%，功率損耗很小。
權利要求
1.一種塑料熱加工成型的節電控制工藝，其特征在于在傳統注塑機的液壓系統中，由油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流的高壓節流控制工藝，改用伺服驅動控制工藝，所述伺服驅動控制工藝，系由注塑機系統直接給定的壓力(P)和流量(V)信號，提供給伺服驅動器(5)，伺服驅動器(5)輸出的信號控制永磁同步伺服電機(3)，永磁同步伺服電機(3)根據注塑機不同動作時所需的壓力和流量大小，輸出在不同動作下的扭矩和轉速，帶動定量油泵(2)從油箱(I)中抽出液壓油，液壓油通過控制閥(7)驅動注塑機的執行元件(8)完成不同的動作。
2.根據權利要求I所述的控制工藝，其特征在于在定量油泵(2)的輸出端與伺服驅動器(5)的輸入端之間，設置壓力傳感器(6)。
3.根據權利要求I或2所述的控制工藝，其特征在于在永磁同步伺服電機(3)與伺服驅動器(5)的輸入端之間，設置轉速編碼器(4)。
全文摘要
本發明涉及一種塑料熱加工成型的節電控制工藝。系由注塑機系統直接給定的壓力P和流量V信號，提供給伺服驅動器，伺服驅動器輸出的信號控制永磁同步伺服電機，永磁同步伺服電機根據注塑機不同動作時所需的壓力和流量大小，輸出在不同動作下的扭矩和轉速，帶動定量油泵從油箱中抽出液壓油，液壓油通過控制閥驅動注塑機的執行元件完成不同的動作。本發明，能根據注塑機不同動作時所需的壓力和流量大小，通過伺服驅動器來控制電機在不同動作下的扭矩和轉速大小，即為控制電機在不同動作時的輸出功率大小，克服了普通定量泵系統高壓溢流產生的高能耗，油泵電機實際能耗降低了50%--80%。
文檔編號B29C45/76GK102975345SQ20121050895
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者鄭志勇, 鄭志敏, 鄭益宜 申請人:揭陽市順嘉利塑膠實業有限公司